(57)【要約】      （修正有）【課題】耐熱性に優れ、はんだ接続部の応力緩和、及びフィレットクラックによる基板パターンの断線を同時に抑制する構造体を提供する。【解決手段】回路配線を有する基板３と、基板３に実装される半導体素子と、基板３と、半導体素子との間隙に充填される耐温度サイクル性の高い第１の樹脂４と、半導体素子の側面と第１の樹脂４の周囲とを囲うように備えられるクラックの発生しにくい第２の樹脂５と、基板に接触しないよう第２の樹脂の上に備えられる耐衝撃性の高い第３の樹脂３とを備える。【選択図】図１
2010050361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路配線を有する基板と、
前記基板に実装される半導体素子と、
前記基板と、前記半導体素子との間隙に充填される耐温度サイクル性の高い第１の樹脂と、
前記半導体素子の側面と前記第１の樹脂の周囲とを囲うように備えられるクラックの発生しにくい第２の樹脂と、
前記基板に接触しないよう前記第２の樹脂の上に備えられる耐衝撃性の高い第３の樹脂とを備えることを特徴とするＬＳＩパッケージの実装構造。
【請求項２】
前記第１の樹脂は、ガラス転移点が８５℃以上で熱膨張係数が略４０ｐｐｍであることを特徴とする請求項１記載のＬＳＩパッケージの実装構造。
【請求項３】
前記第２の樹脂は、弾性率が１ＧＰａ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のＬＳＩパッケージの実装構造。
【請求項４】
前記第２の樹脂は、ウレタン樹脂であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のＬＳＩパッケージの実装構造。
【請求項５】
前記第３の樹脂は、弾性率が略２〜３ＧＰａであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のＬＳＩパッケージの実装構造。
【請求項６】
前記１から５のいずれか１項に記載のＬＳＩパッケージの実装構造を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の配線パターン面に実装されるＬＳＩパッケージの実装構造、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化、高機能化への動向に対応し、実装技術においても小型化、高密度化への技術開発化が求められている。このような小型化、高密度化への要求に対してＬＳＩパッケージではパッケージ下面に接続端子が配置されたものが主流となっている。
【０００３】
ＬＳＩパッケージを搭載した電子機器の使用環境は様々であり、多くの場合機器の発熱による厳しい温度環境下にさらされている。電子機器が熱ストレスを受ける際、構造材の熱膨張係数の差に起因し、力学的に最も弱いはんだ接合部に歪が発生して破壊に至る場合がある。
【０００４】
すなわち、ＢＧＡタイプのＬＳＩは、パッケージ下面に設けられた端子をプリント基板にはんだで接合することによって接続されるが、微細なはんだ接合部が熱ストレスや落下衝撃などの応力を直接受けるため機械的信頼性が低い。
【０００５】
そこで、このようなパッケージ実装の際には、ＢＧＡ下面のはんだ接続部およびＢＧＡ側面に補強用のアンダーフィル樹脂が充填されることが一般的である。
【０００６】
アンダーフィル材には、耐温度サイクル性、耐落下衝撃性が求められるため、樹脂にシリカ、及びアルミナ等のフィラを混入することで樹脂の熱膨張係数を低下させ用いられる。
【０００７】
しかしながら、図５で示すように、フィラ含有量の増加に伴い、樹脂の熱膨張係数は、低下するが、これとは逆に樹脂の弾性率は増大することになる。すなわち、耐温度サイクル性に起因する熱膨張係数、及び耐落下衝撃性に起因する弾性率とは互いに相対する特性であるため両立することが困難である。
【０００８】
また、アンダーフィル樹脂により補強を行っても、パッケージ側面に形成されたアンダーフィルのフィレット部からクラックが発生、進展し、プリント基板の配線パターンを断線してしまうことがある。
【０００９】
そこで、例えば特許文献１には、半導体素子の最外周バンプ電極で囲まれている領域に配置された第１の樹脂と、最外周バンプ電極で囲まれていない領域に配置された第２の樹脂とで、第１の樹脂中に含有するフィラの含有量、最大粒径、及び平均粒径のうち少なくとも１つを第２の樹脂より大きくすることによって、耐熱サイクル性を向上させ、信頼性の高い半導体装置について開示されている。
【特許文献１】特開平０９−１７２１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、電子機器の温度上昇を考慮した場合、高温に耐え得る半導体装置が必要となる。そのため、アンダーフィル材においても、高いガラス転移温度を有する樹脂が所望されている。
【００１１】
一方で、高いガラス転移温度を有する樹脂は、相対的に弾性率が高くなるため、落下衝撃に弱くクラックが発生しやすい。
【００１２】
そのため、高い信頼性を追及していくためには、熱応力、落下衝撃応力の緩和、さらにはフィレットクラックによる基板パターンの断線の抑制を同時に行うことが課題となる。
【００１３】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、耐熱性に優れ、はんだ接続部の応力緩和、及びフィレットクラックによる基板パターンの断線を同時に抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明におけるＬＳＩパッケージの実装構造は、回路配線を有する基板と、基板に実装される半導体素子と、基板と、半導体素子との間隙に充填される耐温度サイクル性の高い第１の樹脂と、半導体素子の側面と第１の樹脂の周囲とを囲うように備えられるクラックの発生しにくい第２の樹脂と、基板に接触しないよう第２の樹脂の上に備えられる耐衝撃性の高い第３の樹脂とを備えることを特徴とする。
【００１５】
第１の樹脂は、ガラス転移点が８５℃以上で熱膨張係数が略４０ｐｐｍであることを特徴とする。
【００１６】
第２の樹脂は、弾性率が１ＧＰａ以下であることを特徴とする。
【００１７】
第２の樹脂は、ウレタン樹脂であることを特徴とする。
【００１８】
第３の樹脂は、弾性率が略２〜３ＧＰａであることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明における電子機器は、上記いずれかに記載のＬＳＩパッケージの実装構造を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、機能性の異なる３種類のアンダーフィル樹脂を用いることにより、耐熱性に優れ、はんだ接続部の応力緩和、及びフィレットクラックによる基板パターンの断線を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の実施形態における半導体装置の構成図である。本半導体装置は、ＬＳＩパッケージ１と、はんだ接続部２と、基板３と、第１の樹脂４と、第２の樹脂５と、第３の樹脂６と、で構成される。
【００２２】
本実施形態では、アンダーフィル材として、温度サイクル性に優れ、耐熱性の高い第１の樹脂４と、基板へのクラック進展を抑制する第２の樹脂５と、落下衝撃に強い第３の樹脂６の３種類の機能の異なる樹脂を用いることで、はんだ接続部２の応力緩和と樹脂フィレットに発生するクラックの基板３への進展を抑制することが可能となる。
【００２３】
第１の樹脂４には、ガラス転移温度が高く（８５℃以上）、熱膨張率が小さい（４０ｐｐｍ程度）の樹脂が用いられる。これにより、基板とシリコンの熱膨張係数の差に起因するはんだ接続部２の熱ストレスを緩和する。
【００２４】
また、第２の樹脂５は、低弾性（１ＧＰａ以下）であり、高延性でクラックが発生しにくい樹脂を用いる。なお、ある程度落下衝撃応力を吸収できる構造を持つウレタン樹脂などを用いることが望ましい。
【００２５】
また、第３の樹脂６には、弾性率が第２の樹脂に比べて高い樹脂（２〜３ＧＰａ程度）が用いられる。これにより、第１の樹脂４の欠点である耐衝撃性を向上させ、落下時などに発生する基板の歪を抑制し、はんだ接続部２に発生する応力を緩和する機能を果たすことが可能となる。
【００２６】
次に、本実施形態における半導体装置の構造について詳細に説明する。
【００２７】
３種類のアンダーフィル樹脂は、ＬＳＩパッケージ１が基板３上に実装された後、はんだ接続部２、及びＬＳＩパッケージ１側面に充填される。
【００２８】
耐温度サイクル性に優れた第１の樹脂４は、ＬＳＩパッケージ１下面のはんだ接続部２の最外周部の内側に充填され、はんだ接続部２の熱ストレスを緩和する。
【００２９】
また、クラックの進展を抑制する第２の樹脂５は、はんだ接続部２の最外周部を囲うように、ＬＳＩパッケージ１側面のフィレット部に基板を保護するように充填される。
【００３０】
また、落下衝撃に強い第３の樹脂６は、ＬＳＩパッケージ１側面に充填した第２の樹脂５上に充填され、落下時に発生する基板の歪を抑制し、はんだ接続部２に発生する応力を緩和する機能を果たす。このとき、第３の樹脂６は、直接基板に接触しないようにする。
【００３１】
なお、はんだ接続部２と、第３の樹脂６とは図で示すように接触していてもかまわないし、第２の樹脂５ではんだ接続部２を完全に囲い、その上に第３の樹脂６を設けてもよい。
【００３２】
本構造により、高い耐熱性を有し、はんだ接続部２の熱ストレス、及び落下衝撃応力を緩和すると伴に、第３の樹脂６においてフィレットクラックが発生しても、第２の樹脂５によって、基板パターンの断線を抑制することができる。
【００３３】
図２から４は、本発明の実施形態における半導体装置の製造方法を示す図である。以下、図面を参照して詳細に説明する。
【００３４】
先ず、図２で示すようにＬＳＩパッケージ１を基板３に実装後、第１の樹脂４をＬＳＩパッケージ１周辺に塗布し、第１の樹脂４をＬＳＩパッケージ１下面の最外周のはんだ接続部２の内側に浸透させる。
【００３５】
次に、図３で示すように第２の樹脂５をＬＳＩパッケージ１の側面にはんだ接続部２の最外周部を囲うようにして塗布する。ここで塗布した第２の樹脂５は、パッケージ側面にぬれ広がりフィレットを形成する。
【００３６】
さらに図４で示すように第２の樹脂５上に第３の樹脂６を塗布する。第１の樹脂４、第２の樹脂５、第３の樹脂６全ての塗布が完了したところで熱処理を行い、樹脂を硬化させる。
【００３７】
以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置の構造を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る製造方法を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る製造方法を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る製造方法を示す図である。
【図５】フィラ含有量と熱膨張係数及び弾性定数との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    ＬＳＩパッケージ
２    はんだ接続部
３    基板
４    第１の樹脂
５    第２の樹脂
６    第３の樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010050361.tif 000006
【図５】
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